全电动式工业平缝机多电机同步控制方法研究

摘要

工业平缝机是服装加工业中使用最为频繁的机种。研究开发自动化程度高、缝纫质量可靠和技术先进的工业平缝机,对整个服装加工产业的发展具有一定的推动作用。
　　本文在研究工业平缝机的机械传动结构及存在的问题的基础上,将传统工业平缝机的机械同步传动方式改为全电动传动方式,重点对多电机同步控制方法进行研究,为实现多电机同步控制技术在工业平缝机上的应用打下基础。
　　论文首先介绍了传统工业平缝机的结构特点,设计了工业平缝机全电动式传动机构方案,探讨了常用的几种多电机同步控制方法,在比较其优缺点的基础上,设计了全电动式工业平缝机电机同步控制系统总体方案,并简要介绍了工业平缝机的驱动电机种类和特点,选择无刷直流电机作为驱动单元。
　　其次,深入研究了PID控制和模糊控制的原理及其控制器的设计要求;分析了无刷直流电机的工作原理,并建立其数学模型。利用Matlab/Simulink建立无刷直流电机控制系统的仿真模型和自整定模糊PI控制器仿真模型。在此基础上,结合偏差耦合同步控制方式,完成了基于模糊PI的偏差耦合同步控制系统建模与仿真。仿真结果表明,加入模糊PI补偿环节,可以较好地改善偏差耦合同步控制系统的同步性能。
　　最后,设计并搭建了三电机同步控制系统实验平台,选择TMS320F28335 DSP作为主控芯片,设计了实验系统的各个组成模块,为实验提供了硬件保障。借助TI公司的CCStudio软件完成了三电机同步控制系统的程序设计,编程实现多电机同步控制算法。利用LabVIEW编写了上位机控制界面程序,实现了电机转速实时显示和在线监测,完成了多电机同步控制算法的验证实验。实验结果表明,加入模糊PI补偿环节的偏差耦合同步控制算法,可以较好地改善系统的同步性能。

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1 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 多电机同步控制技术发展概述

1.3 课题研究的主要内容

1.4 本章小结

2 全电动式工业平缝机电机同步控制系统方案

2.1 常用多电机同步控制方法

2.2 多电机同步控制系统方案

2.3 工业平缝机的电机选择

2.4 本章小结

3 永磁无刷直流电机控制系统建模与仿真

3.1 传统PID控制算法

3.2 永磁无刷直流电机的基本组成及工作原理

3.3 永磁无刷直流电机的数学模型

3.4 永磁无刷直流电机的调速原理

3.5 永磁无刷直流电机控制系统建模与仿真

3.6 本章小结

4 多电机同步控制系统建模与仿真

4.1 模糊PID控制算法

4.2 偏差耦合同步控制系统建模与仿真

4.3 基于模糊PI补偿器的偏差耦合同步控制系统建模与仿真

4.4 本章小结

5 多电机同步控制系统平台设计与实验

5.1系统硬件平台

5.2系统软件设计

5.3 上位机控制软件设计

5.4 实验结果及分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

研究生期间发表的论文